Биолог Оксана Герцен в Воронеже: «8% нашей ДНК – это остатки древних вирусов»

Биолог из Екатеринбурга, сотрудник Института иммунологии и физиологии УрО РАН Оксана Герцен, прочитала в Воронеже на площадке Информационного центра по атомной энергии (ИЦАЭ) открытую лекцию «Вирусы: как не заболеть» в субботу, 24 апреля. Мероприятие прошло в рамках фестиваля науки «Кстати», организованного Информационным центром по атомной энергии (ИЦАЭ) Воронежа при поддержке госкорпорации «Росатом». Корреспондент РИА «Воронеж» посетил лекцию и записал самые интересные факты о вирусах.

Как передают информацию вирусы?

На данный момент людям известно порядка 6 тыс. видов вирусов. Но ученые предполагают, что количество их видов может исчисляться миллионами.

Вирусы открыты достаточно недавно, в конце XIX века. Когда люди впервые сталкивались с болезнями, которые вызывают вирусы, они пытались угадать, какова причина? Когда они поняли, что это не бактерии и не микроорганизмы, они пришли к выводу, что есть некие токсины, то есть яды, которые вызывают эти болезни. Таким образом вирусы и получили свое название – слово «вирус» с латыни переводится как яд.

Из школьного курса биологии мы помним, что вирусы – это неклеточная форма жизни, они могут вызывать различные заболевания у человека, животных, растений. Вирусы-бактериофаги вызывают заболевания у бактерий. Кроме того, есть даже вирусы, которые поражают другие виды вирусов.

У вирусов есть молекулы, передающие и хранящие наследственную информацию. Как правило, акцент делается на том, что вирусы исключительно РНК-содержащие, – это, например, вирусы гриппа, Эболы, гепатита. Однако есть и такие, которые хранят и передают информацию с помощью ДНК, – вирус герпеса или аденовирусы, поражающие верхние дыхательные пути. Кроме того, есть вирусы, передающие информацию не в виде классической двойной спирали ДНК, а с помощью всего одной цепочки, – это парвовирусы, поражающие желудок и кишечник. А есть те, которые хранят информацию в РНК, а передают через ДНК – это, например, ретровирусы, в том числе и ВИЧ. Таким образом, мы видим огромное разнообразие организации генома вирусов.

Эукариоты – клеточные организмы – включают в себя пять царств: животные, растения, бактерии, протисты, хромисты. Вирусы включают в себя девять царств. Кроме того, есть 24 семейства вирусов, которые по классификации не подходят ни к одному из этих царств. Это поразительное разнообразие, и ученые в последнее время склоняются к мысли, что все существующие вирусы не имеют одного общего предка. Скорее всего, они появились от разных молекул-предшественников в разное время и разными способами.

Что мы знаем о коронавирусах?

Сейчас мы живем в коронавирусную эпоху. В новостях мы часто слышим: «новая коронавирусная инфекция», «новый коронавирус». Если есть новая инфекция, значит, есть и старая?

На самом деле коронавирусы – это целое семейство вирусов, которое включает в себя как минимум 43 известных вида. Нас, людей, гипотетически могут поразить всего лишь семь из них:

1. HCoV-229E;

2. HCoV-OC43;

3. HCoV-NL63;

4. HCoV-HKU1;

5. MERS-CoV;

6. SARS-CoV;

7. SARS-CoV-2.

Первые из них появились в поле зрения человека в середине и конце 1960-х годов. В это время люди только узнали об их существовании. Есть версия, что первые три из коронавирусов перешли к человеку от животных в течение последних нескольких столетий. Наверняка в момент этого перехода они вызывали локальные эпидемии.

С первым вирусом – HCoV-229E – мы давно знакомы, он достаточно легко переносится и не вызывает осложнений. Когда вы простудились и приходите к врачу, он говорит: «У вас ОРВИ». Существует высокая вероятность, что это и есть вирус HCoV-229E, самое обычное ОРВИ, с которым мы живем и существуем.

Второй вирус – HCoV-OC43 – появился в 1960-х годах. 15−20% ОРВИ, которыми мы болеем, также приходится на этот вирус. Он не вызывает осложнений и распространен.

Третий вирус – HCoV-NL63 – появился в 2004 году в Нидерландах. На его долю приходится очень мало заболеваний, не больше 5% от всех респираторных заболеваний. Как правило, им болеют дети, пожилые люди и люди с ослабленным иммунитетом. Он достаточно безопасен и не вызывает серьезных осложнений.

Четвертый вирус – HCoV-HKU1 – был открыт в 2004 году в Гонконге. О нем известно не так много. Он может проходить как обычное ОРВИ, но в то же время иногда может вызывать различные последствия, иногда – пневмонию.

К большой тройке самых серьезных и опасных для человека коронавирусов относятся MERS-CoV, SARS-CoV и SARS-CoV-2. Первый, MERS-ковид, – ближневосточный респираторный синдром. Его эпидемия произошла в 2015 году на Ближнем Востоке. Он не слишком контагиозен, то есть, к счастью для нас, передается от больных людей здоровым не очень хорошо. Чтобы заболеть им, нужен тесный либо долгий контакт с больным человеком. В чем большой минус для нас – смертность от него составляет порядка 30%.

Вирус SARS-CoV – «старший брат» коронавируса, из-за которого мы почти год сидели на карантине. Он появился впервые в Южном Китае в 2002 году и в 2003-м распространился в 29−30 странах. По современным меркам, заболевших было мало – всего 8 тыс. человек. Смертность от него также очень высока – около 10%: из 8 тыс. заболевших 800 умерло. А среди людей старше 50 лет смертность составляет порядка 50%.

И MERS-ковид, и SARS-ковид удалось вовремя остановить, приняв меры предотвращения распространения инфекции.

Вирус SARS-CoV-2 появился в 2019 году и охватил все страны. Смертность от него составляет от 0,5 до 2%, в зависимости от страны и возрастной популяции. Его основная опасность в том, что он очень быстро передается от человека к человеку.

SARS-CoV-2 – это аббревиатура (severe acute respiratory syndrome – тяжелый острый респираторный синдром). Само заболевание носит название Covid-2 (от coronavirus и последняя буква D – от слова disease – «болезнь»).

Как правило, коронавирусы переходят к человеку от каких-либо животных. Чаще всего это летучие мыши, змеи, верблюды. Вирус HCoV-NL63 произошел от необычного зверька – карликовой циветты. По поводу того, откуда произошел SARS-ковид-2, ученые спорят. Есть мнение, что он произошел от змей, но большинство ученых считает, что он либо напрямую передался от летучей мыши, либо от летучей мыши через ящера панголина.

Можно ли заразиться через посылку?

В начале эпидемии у нас было очень много панических настроений. Мы и сейчас о коронавирусе знаем не так много, но в самом начале не знали о нем ничего.

Многие люди задавались вопросом – безопасно ли заказывать посылки из Китая, который в то время был очагом эпидемии? Можно ли через них заразиться?

Если упаковка бумажная, то заразиться шанса не было – на бумаге коронавирус живет не больше трех-четырех часов. У коронавируса есть липидная оболочка, которая очень чувствительна к высыханию. Поскольку бумага впитывает различные жидкости, то на бумаге он живет совсем недолго. Если посылка из картона, то на ней коронавирус способен жить до 24 часов. Что касается твердых материалов (тканей, дерева, металлов), то на них в зависимости от температуры и влажности коронавирус может жить от двух до пяти дней, на пластике – от двух до восьми дней.

Дольше всего коронавирусы живут на внешней поверхности масок. Поэтому маски через два-четыре часа использования надо выкидывать, аккуратно утилизировать и не следовать принципу: «Одна маска на одну пандемию».

Ученые доказали, что коронавирус прекраснее всего себя чувствует при температуре от +4 до +8 градусов. Оптимальная влажность для него – 35−50%. При температуре выше +9 градусов активность коронавируса медленно начинает спадать. При температуре +30 активность коронавируса очень низкая. А если его в течение пяти минут нагреть до +70 градусов, он погибает и теряет активность.

Думаю, что большинство людей уже выучили наизусть, что нужно делать, чтобы не заразиться коронавирусом: носить маски, мыть руки с мылом не менее 20 секунд, соблюдать социальную дистанцию не менее 1,5 м.

Действительно ли маски защищают от вируса?

Первыми на этот вопрос ответили теоретики, которые вывели формулы, под них подгоняли различные значения. Они пришли к выводу, что маски должны помогать.

На практике одно из первых интересных исследований было проведено на хомяках. Но поскольку на хомяка надеть маску и удерживать ее очень трудно, то ученые поступили по-другому: они сделали в клетках у хомяков масочные барьеры. Ученые сажали хомяков в клетки в разных комбинациях и выяснили, что маски снижают распространение коронавируса.

Но что у человека? Здесь на выручку пришли японские ученые, которые заставили кашлять и чихать манекены. Один из манекенов кашлял и чихал жидкостью, содержащей коронавирусы. Второй манекен подключили к аппарату ИВЛ. Он вдыхал воздух, и у него на выходе онлайн измеряли количество РНК коронавирусов. На манекены в разных комбинациях надевали маски. Какие выводы они сделали? Если два человека, один больной, второй здоровый, находятся на расстоянии 50 см и оба без маски, весь коронавирус попадает в дыхательные пути второго человека и вероятность заразиться равна почти 100%. Если на здорового человека надеть маску, а больной будет кашлять без маски, то вероятность заразиться снижается до 65% для тканевой маски, до 50% для медицинской и до 15% для респиратора. Если маска будет на больном человеке, а на здоровом маски не будет, вероятность заболеть снижается еще больше. Максимальный эффект достигается, когда маски надеты на оба манекена.

Как показал опыт, хлопковые тканевые маски не так эффективны, как трехслойные медицинские. Но тем не менее они тоже значительно снижают распространение коронавируса.

Недавно американские ученые из Гарварда провели исследование о том, как маски влияют на протекание ковида. 70% тех, кто находится в общественном месте с большим количеством людей без масок, в случае заражения будут иметь ярко выраженные симптомы, около 30% могут переболеть бессимптомно. Если все будут носить маски, порядка 85% переболеют коронавирусом бессимптомно, около 15%, возможно, будут иметь какие-то симптомы. При этом очень низкая вероятность того, что кто-то переболеет тяжело.

Маска – это не стопроцентная защита от заболевания, но она снижает вероятность заразиться и уменьшает вирусную нагрузку.

Как нельзя носить маску?

В марте 2020 года, когда в России еще не был объявлен карантин и масочный режим, я увидела в магазине единственную женщину в маске. Я была в восторге. Но прошла пара минут, и у этой женщины зачесался нос. Она спустила маску одной рукой и стала активно тереть нос второй рукой, которой она, возможно, потрогала большую часть продуктов, а к ним до этого, скорее всего, прикасался кто-то еще. К слову, внешнюю поверхность маски трогать нежелательно – во время дыхания мы притягиваем много вирусов и патогенов. Женщина подошла к кассе, ей понадобился пакет. Она оттянула маску, облизнула палец, прошлась по половине пакетов и взяла нужный. С тех пор я хожу в магазин только со своими пакетами.

Когда у нас в Екатеринбурге ввели жесткие правила по карантину, я стала свидетельницей другого случая – в общественном транспорте. В то время в транспорт без маски уже не пускали. К кондуктору подошел мужчина, который сказал, что очень торопится, но не успевает забежать купить маску. Кондуктор достала из своего мешочка маску и отдала пассажиру. Мужчина надел маску, доехал до нужной остановки, снял маску и отдал кондуктору. Та взяла маску, подбежала к креслу и положила ее обратно в свой мешочек. Если кондуктор предлагает вам маску, не берите ее.

Чем отличаются российские вакцины от COVID-19?

В России разработаны три вакцины. Первая из них – «Гам-КОВИД-Вак» (она же – «Спутник V»), разработанная в Национальном исследовательском центре эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи. Это вторая зарегистрированная вакцина в мире. Первая была разработана в Китае для военных. «Спутник V» – первая вакцина для общегражданского пользования. Суть ее в том, что ученые берут созданный биотехнологическим путем аденовирус. Когда он живой и здоровый, он поражает верхние дыхательные пути. Но здесь он инактивирован, то есть не может поражать человека. На него присаживают кусочек шипа коронавируса (образно говоря, это аденовирус в маске коронавируса), он заходит в организм, и иммунная система начинает вырабатывать антитела.

Вакцина вводится в два приема, чтобы усилить выработку антител и создать более сильный клеточный иммунитет. При повторной вакцинации используется уже другой инактивированный безопасный аденовирус.

Вакцину «Спутник V» обычно тяжелее переносят молодые люди. И наоборот: чем старше человек, тем легче он ее переносит.

Вторая вакцина – «ЭпиВакКорона» – разработана новосибирским предприятием «Вектор». Это пептидная вакцина, которая содержит биотехнологически созданные маленькие кусочки коронавируса – пептиды. В чем проблема с «ЭпиВакКороной»? Обычные тест-системы не обнаруживают в крови привившихся людей антитела. Создатели вакцины объясняют это тем, что, поскольку они используют не S-белок (шип коронавируса), а N-белок, для анализа требуется другая тест-система.

Третья вакцина – «КовиВак», разработанная Центром исследований имени М. П. Чумакова. Это классическая цельновирионная вакцина, в создании которой использованы мертвые вирионы – инактивированные вирусы. Пока не очень понятно, какие будут проблемы и побочные эффекты. Но если говорить об эффективности, классическая вакцина всегда максимально эффективна – иммунная система вырабатывает антитела не на один кусочек вируса, а на целый коронавирус. В этом случае иммунная система будет готова к мутациям циркулирующего среди людей вируса.

Какие следы оставляют вирусы в организме

Вирусы могут оставлять в организме неизгладимый след. 8% нашей ДНК – это остатки древних вирусов. Обычно эти «вставки» имеют возраст 25−60 млн лет. В это время наши предки не были даже обезьянами.

А что делают «вставки» древних вирусов в нашем организме? Один из них кодирует белки, регулирующие создание плаценты – оболочки между матерью и эмбрионом. Именно благодаря ему, древнему вирусу, образовалась плацента.

Существует такой вариант вируса, который кодирует влияющие на гены белки. Они создают мощную защиту от других вирусов, не позволяющую атаковать эмбрион.

Но есть один новый, уникальный кусочек вируса, который усиливает выработку гамма-аминомасляной кислоты – вещества, с помощью которого передаются сигналы в нашей нервной системе. Для сравнения, у шимпанзе остатков такого вируса нет. Ученые предполагают, что наши интеллектуальные способности появились в том числе во многом благодаря этому вирусу.

Вирус в вопросах и ответах

- Возможно ли заразиться коронавирусом через слизистую глаза?

– Если говорить о коронавирусах, то такой вариант заражения возможен. Но он намного менее вероятен, чем через дыхательные пути, ведь наши глаза не создают потоков воздуха.

- Насколько точны ПЦР-тесты?

По самым лучшим оценкам, точность ПЦР-тестов – 85%. А может быть 50 на 50. Самый потрясающий эксперимент провел Илон Маск, который сдавал тест в одном и том же месте четыре раза. Два раза у него был положительный и два раза – отрицательный.

- Можно ли опрыскивать маску спиртом, как это делают некоторые врачи?

– Опрыскивать новую маску спиртом не стоит. Как только маска намокает, она перестает работать. Но если у врачей дефицит масок, им, видимо, приходится опрыскивать свою маску каждый час. Опрыскивание лучше, чем старая маска, но хуже, чем новая.

- Почему во время пандемии при лечении от вируса врачи назначают противовирусные и антибиотики?

– Что касается противовирусных, это называется прецедентом лечения. Врачи дают разные противовирусные, какое-то из них кому-то помогло, и они начинают назначать их всем. Но у нас нет ни одного доказательства, что противовирусные работают. Их назначают наугад, потому что хуже от них, скорее всего, не будет, а лечить все равно надо.

Что касается антибиотиков, они против вирусов не действуют. Но назначают их по той причине, что, когда у человека уже вирусная пневмония или есть риск развития вирусной пневмонии, существует значительная вероятность, что он может заболеть еще и бактериальной пневмонией и получить «комбо», после которого не выживет. Поэтому врачи назначают антибиотики. Есть и такие варианты: человек выздоравливает после пневмонии, вызванной коронавирусом, а через два дня поднимается температура, и его госпитализируют с бактериальной пневмонией.